摘 要成形磨削是現(xiàn)代加工生產(chǎn)過(guò)程中的一種先進(jìn)的加工方法，而磨削砂輪的精度直接影響被加工零件的加工精度。本文依據(jù)砂輪母線的類型根據(jù)加工要求進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，并基于參數(shù)化設(shè)計(jì)開發(fā)了成型砂輪參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件。根據(jù)實(shí)際需求該軟件分為自動(dòng)加工模塊與手動(dòng)加工模塊，同時(shí)可自動(dòng)生成可被常規(guī)數(shù)控系統(tǒng)所識(shí)別的NC代碼，用于在數(shù)控軟件中模擬刀具運(yùn)動(dòng)情況。

【關(guān)鍵詞】砂輪參數(shù)化設(shè)計(jì) 編程 仿真

1 系統(tǒng)軟件流程

砂輪分為四大類：直線型母線砂輪、曲線型母線砂輪、樣條曲線型母線砂輪和國(guó)標(biāo)專用砂輪。在軟件中需要實(shí)現(xiàn)這四大類砂輪的參數(shù)化加工過(guò)程，如圖1所示。

軟件包括參數(shù)化加工程序、手動(dòng)調(diào)整程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)加工程序。在參數(shù)化加工程序中，可以對(duì)上述四大類砂輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與加工。每種加工的參數(shù)設(shè)置完畢后點(diǎn)擊“開始加工”按鈕，修形機(jī)自動(dòng)根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行加工。在手動(dòng)調(diào)整模塊中，可以手動(dòng)對(duì)電機(jī)和主軸進(jìn)行單獨(dú)進(jìn)給，主要是用于對(duì)砂輪修形機(jī)的調(diào)整或?qū)y(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。在數(shù)據(jù)庫(kù)加工模塊中，通過(guò)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)常用砂輪的參數(shù)可以直接調(diào)入，通過(guò)設(shè)定加工參數(shù)直接完成砂輪的加工。

2 軟件編制

主界面可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，也是程序的入口。在VC++6.0中，利用其自帶的向?qū)Вˋppwizard）功能自動(dòng)生成砂輪修形的單文檔（SDI）應(yīng)用程序框架，它包括四個(gè)類：應(yīng)用程序類（cwinApp）主要負(fù)責(zé)數(shù)控修形系統(tǒng)的啟動(dòng)和初始化；主框架類（CFramewnd）主要負(fù)責(zé)管理主框架窗口；文檔類（CDocument）主要負(fù)責(zé)保存應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)；視圖類（CView）主要負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)的輸入和數(shù)據(jù)的輸出顯示。

在創(chuàng)建好菜單界面后，根據(jù)面對(duì)對(duì)象的程序設(shè)計(jì)方法，通過(guò)設(shè)計(jì)出所需的MFC擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的功能。

創(chuàng)建完各類后，利用消息響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)模態(tài)對(duì)話框的調(diào)用，在執(zhí)行一個(gè)對(duì)話框時(shí)無(wú)法對(duì)其他對(duì)話框進(jìn)行編輯避免了操作的混亂。另外在主程序View類的CPP文件中添加相應(yīng)的頭文件，#include“類名.h，，完成對(duì)基于零件特征加工對(duì)話框的調(diào)用。

在軟件界面中，將每種類型的砂輪分為兩步：

首先第一步中包括砂輪參數(shù)設(shè)計(jì)程序、圖形示意程序以及NC代碼生成部分。在砂輪參數(shù)化設(shè)計(jì)程序中，用戶可依據(jù)需要加工砂輪的參數(shù)及特點(diǎn)，輸入不同的參數(shù)用。在圖形示意模塊以靜態(tài)位圖作示意，反映設(shè)計(jì)砂輪的形狀特征。NC代碼生成模塊由只讀的靜態(tài)編輯框和按鈕組成。在設(shè)計(jì)中NC代碼自動(dòng)生成的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)在固定的NC程序中添加坐標(biāo)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

第二步中包括砂輪的NC代碼編輯模塊、刀具路徑模擬模塊、加工進(jìn)度模塊。其中NC代碼編輯模塊利用中間變量將第一步中NC代碼繼承到編輯框中，并且改變編輯框的屬性。刀具路徑模擬模塊繼承了第一步中的參數(shù)輸入，使用戶可以通過(guò)數(shù)據(jù)和刀具路徑的模擬來(lái)確認(rèn)NC程序的正確性。

3 操作流程

本文通過(guò)展示直線母線型砂輪修形加工過(guò)程來(lái)介紹軟件操作流程。

（1）打開本文參數(shù)化設(shè)計(jì)加工軟件，顯示主界面。

（2）在主界面的“參數(shù)化加工”菜單中，選擇下拉菜單中的“直線母線型砂輪”，點(diǎn)擊進(jìn)入，并在界面中輸入所需的加工參數(shù)。

（3）點(diǎn)擊界面中的“生成代碼”按鈕，生成對(duì)應(yīng)的NC代碼。如圖2所示。

（4）點(diǎn)擊“下一步”按鈕，進(jìn)入?yún)?shù)加工的第二步，此時(shí)NC代碼、砂輪參數(shù)都通過(guò)函數(shù)繼承到第二步中，NC代碼可以進(jìn)行更改，但砂輪參數(shù)為只讀只具有與道具路徑對(duì)照的作用。如圖3所示。

（5）點(diǎn)擊“刀具路徑仿真”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)生成刀具路徑軌跡，生成軌跡后可以與NC代碼和砂輪參數(shù)進(jìn)行對(duì)照。確認(rèn)NC代碼正確后點(diǎn)擊“開始加工”按鈕進(jìn)行加工。若刀具軌跡不正確，可以在左邊的編輯框中對(duì)NC代碼進(jìn)行修改，或者點(diǎn)擊“上一步”按鈕，返回第一步從新設(shè)計(jì)砂輪參數(shù)。

4 數(shù)控加工仿真

4.1 刀具路徑模擬

在每一類的第二步對(duì)話框中，都有刀具路徑模擬模塊。每一類的模塊上都有路徑顯示和參數(shù)顯示功能，用于對(duì)比驗(yàn)證參數(shù)的正確性。為了防止參數(shù)的重復(fù)設(shè)置，參數(shù)編輯框是被鎖定的。點(diǎn)擊“刀具路徑仿真”按鈕，左邊的圖形框中會(huì)自動(dòng)生成刀具路徑。如圖4所示。

上述程序通過(guò)運(yùn)用MoveTo（）函數(shù)將繪圖點(diǎn)移動(dòng)到刀具的起始點(diǎn)，然后通過(guò)LineTo（）函數(shù)將刀具起點(diǎn)和終點(diǎn)連接起來(lái)。坐標(biāo)值從軟件第一步中的“砂輪參數(shù)設(shè)計(jì)”模塊中讀取。只要對(duì)“砂輪參數(shù)設(shè)計(jì)”模塊中的參數(shù)進(jìn)行修改就可以繪制出相應(yīng)的刀具軌跡。

4.2 刀具路徑實(shí)體仿真

在系統(tǒng)自動(dòng)生成NC代碼后，為了更直觀的驗(yàn)證其正確性，將NC代碼導(dǎo)出放入數(shù)控仿真程序中進(jìn)行模擬。圖5所示為砂輪修形軟件模擬的數(shù)控三維仿真圖。

5 軟件與砂輪修形機(jī)的通信及實(shí)體加工

在完成上述工作后，將砂輪修形軟件與砂輪修形機(jī)進(jìn)行了通信，在砂輪修形機(jī)上運(yùn)行修形軟件，如圖6所示。

實(shí)體加工在數(shù)控車床上進(jìn)行，由于砂輪修形機(jī)的金剛石刀具是特殊定做，可以加工曲率半徑較小的圓弧，而車刀加工曲率半徑較小的砂輪時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)撞刀的情況。這里只進(jìn)行了直線母線型砂輪的加工，如圖7所示。

6 小結(jié)

本文以VC++為媒介，編制了適合現(xiàn)代成型磨削加工的磨削砂輪的參數(shù)化加工程序，通過(guò)人機(jī)交互界面選擇需要加工的砂輪類型，通過(guò)智能程序自動(dòng)生成數(shù)控加工的NC代碼，可用于驗(yàn)證或加工砂輪，使數(shù)控加工更加便捷，減輕了工人的加工編程工作，可普遍應(yīng)用于砂輪加工中。

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作者單位

李妍姝（1987-），女，山西省人。工學(xué)碩士研究生?，F(xiàn)為山西大同大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院助教。研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及理論。

作者單位

山西大同大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 山西省大同市 037000